Белково пептидные гормоны функции

БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫЕ ГОРМОНЫ

БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫЕ ГОРМОНЫ — обширная группа гормонов, вырабатываемых различными эндокринными железами, по структуре являющихся белками или пептидами. Наибольшее количество белково-пептидных гормонов секретируется гипофизом: окситоцин, вазопрессин, альфа- и бета-меланоцитостимулирующие гормоны, адренокортикотропный гормон (АКТГ), липотропный гормон, гормон роста, лактогенный, лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный гормоны. Поджелудочная железа вырабатывает да гормона — инсулин и глюкагон, околощитовидная железа — паратгормон и щитовидная железа — тиреокальцитонин. Большая группа пептидных гормонов секретируется гипоталамусом; их называют рилизинг-гормонами гипоталамуса, так как они стимулируют выделение гормонов передней доли гипофиза (от английского realease — выделяю).

По химическому строению белково-пептидные гормоны крайне разнообразны. Большая часть белково-пептидных гормонов является простыми пептидами, молекула которых состоит из одной пептидной цепи, содержащей различное количество аминокислотных остатков,— от 3 в тиреотропин-рилизинг-гормоне гипоталамуса до 198 в лактогенном гормоне. Окситоцин и вазопрессин содержат в своих молекулах по 9, а меланоцитостимулирующий гормон — 13, бета-меланоцитостимулирую щий гормон — 18, глюкагон — 29, тиреокальцитонин — 32,АКТГ — 39, паратгормон — 84, бета-липотропный гормон — 91 и гормон роста — 191 аминокислотный остаток, алфа- и бета-Меланоцитостимулирующие гормоны, глюкагон, АКТГ, паратгормон и бета-липотропный гормон не содержат дисульфидных связей. Окситоцин, вазопрессин и тиреокальцитонин содержат одну, гормон роста — две и лактогенный гормон — три дисульфидные связи. Химическое строение инсулина отличается от структуры всех других гормонов. Молекула инсулина состоит из двух пептидных цепей (А, состоящей из 21, и В — из 30 аминокислотных остатков), связанных друг с другом двумя дисульфидными мостиками. Особую группу белково-пептидных гормонов составляют гормоны гипофиза: лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный, являющиеся сложными белками — гликопротеидами. Активная молекула этих веществ образуется путем соединения двух неактивных субъединиц (фльфа и бета) с помощью нековалентных связей.

По биологическому действию белково-пептидные гормоны крайне разнообразны. Рилизинг-гормоны гипоталамуса стимулируют секрецию соответствующих тройных гормонов гипофизом. Окситоцин и вазопрессин регулируют транспорт воды в организме и стимулируют сокращение гладкой мускулатуры матки и кровеносных сосудов, альфа- и бета-Меланоцитостимулирующие гормоны повышают образование кожных пигментов. Глюкагон и инсулин регулируют углеводный обмен, тиреокальцитонин и паратгормон — фосфорно-кальциевый обмен, липотропный гормон — жировой обмен, гормон роста — обмен белков, жиров и углеводов и стимулирует общий рост организма, лактогенный гормон увеличивает образование молока в молочных железах. Другие белково-пептидные гормоны гипофиза (АКТГ, лютеинизирующий, фолликулостимулирующий и тиреотропный) активируют функцию соответствующих эндокринных желез, коры надпочечников, гонад и щитовидной железы.

Помимо гипофиза и других желез, белково-пептидные гормоны вырабатываются также плацентой, которая секретирует в кровь соматомаммотропин, сходный по химической структуре и биологическим свойствам с гипофизарным гормоном роста, и хорионический гонадотропин, сходный с лютеинизирующим горбоном. К белково-пептидным гормонам относят также секретин — пептид, состоящий из 26 аминокислотных остатков. Он вырабатывается слизистой оболочкой тонкой кишки и через кровь стимулирует секрецию панкреатического сока. К белково-пептидным гормонам относят иногда ангиотензин, обладающий гипертензивным действием и стимулирующий секрецию надпочечником альдостерона, а также брадикинин и каллидин, стимулирующие сокращение гладкой мускулатуры. Эти вещества являются окта-, нона- и декапептидами и образуются из специфических белков плазмы под влиянием протеолитических ферментов.

Клиническое применение. Многие белково-пептидные гормоны получают синтетическим путем и применяют в клинике для лечения заболеваний желез внутренней секреции, при нарушениях обмена веществ и других заболеваниях.

источник

Пептидные гормоны

К пептидным гормонам относятся окситоцин, вазопрессин, гастрин, глюкагон, инсулин и другие.

Окситоцин — 9-членный пептид, продуцируемый задней долей гипофиза.Окситоцин уже через 20—ЗО с после внутривенного введения в количестве всего лишь 1 мкг стимулирует выделение молока молочными железами. Кроме того, по мере приближения родов усиливается чувствительность к окситоцину мышц матки, сокращающихся под его воздействием. Поэтому данный гормон способствует нормальному протеканию родов, причем именно это вещество позволяет роженице не связывать болевые ощущения при родах с новорожденным, позволяет забыть боль при родах. Этот гормон можно назвать гормоном заботы и любви. Он влияет на психо-эмоциональное состояние женщин. Сразу после родов он вырабатывается в большом количестве для формирования нежного и заботливого отношения в системе ребенок-мать.

Вазопрессин по структуре и функциональной активности сходен с окситоцином. Однако его действие направлено в основном на регуляцию водного обмена, он повышает кровяное давление. В дикой природе у тех животных, которые вырабатывают много окситоцина и вазопрессина, например, у лебедей и мышей-полевок образуются устойчивые пары.

Гастрин — I7-членный пептид, выделяемый слизистой желудка. Он стимулирует секрецию желудочного сока.

Инсулин — белок, вырабатываемый в клетках поджелудочной железы, он регулирует углеводный обмен, способствуя проникновению глюкозы в клетку, снижает активность ферментов, расщепляющих гликоген в печени. Кроме инсулина поджелудочная железа вырабатывает еще два гормона – глюкагон (антагонист инсулина) и липокаин (регулятор обмена липидов).

Механизм действия пептидных гормонов.

Пептидные гормоны не проникают внутрь клеток – мишеней, они взаимодействуют с белковыми рецепторами, расположенными на наружней стороне поверхности плазматической мембраны. Подавляющее большинство гормонов пептидной природы действуют по так называемому аденилатциклазному механизму: комплекс белка-гормона с рецептором активирует фермент аденилатциклазу, ускоряющую образование циклического АМФ (Рис.14). Ц-АМФ обладает способностью активировать особые ферменты — протеинкиназы, которые катализируют реакции фосфорилирования различных белков с участием АТФ. При этом в состав белковых молекул включаются остатки фосфорной кислоты. Главным результатом этого процесса фосфорилирования является изменение активности фосфорилированного белка. В различных типах клеток фосфорилированию в результате активации аденилат-циклазной системы подвергаются белки с разной функциональной активностью. Например, это могут быть ферменты, ядерные белки, мембранные белки. В результате реакции фосфорилирования белки могут становятся функционально активными или неактивными. Такие процессы будут приводить к изменениям скорости биохимических процессов в клетке-мишени.

Гормоны – производные аминокислот (прочие гормоны)

К группе прочих гормонов относятся адреналин и норадреналин, вырабатываемые мозговым слоем надпочечников; гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин.

Адреналин и норадреналин являются производными протеиногенной аминокислоты тирозина

Эти гормоны вызывают повышение кровяного давления (кроме сосудов мозга и легких), усиливают сердечную деятельность, сокращение гладкой мускулатуры, активирует гликогенфосфорилазу, липазу, способствуют расслаблению мышц бронхов и кишечника. Эти гормоны действуют по аденилатциклазному механизму.

Тироксин (тетрайодтиронин) и трийодтиронин также являются производными тирозина (Рис.32), они влияют на активность многих ферментов, локализованных в митохондриях, регулируют процессы биологического окисления в организме, обмен жиров и воды, влияют на развитие организма в целом. Щитовидная железа – основное депо йода в организме. У китов в этой железе содержание йода достигает 1 г/кг. При гиперфункции щитовидной железы усиливаются окислительные процессы, нарушается сердечная и психическая деятельность, наблюдается общее истощение организма, пучеглазие (базедова болезнь).

Рис.32. Строение гормонов щитовидной железы

источник

Белково-пептидные гормоны. Нейрогипофизарные гормоны

Нейрогипофизарные гормоны — вазопрессин, окситоцин, другие природные гормоны и их аналоги — представляют собой девятичленные пептиды (нанопептиды), найденные у различных позвоночных. Все они образуются в крупноклеточных ядрах переднего гипоталамуса, хранятся в задней доле гипофиза (нейрогипофизе) и секретируются ею в кровь. Основные особенности структуры этих гормонов — девятичленная пептидная цепь, которая состоит из шестикомпонентной петли, образуемой за счет дисульфидного мостика двух остатков цистеина и боковой цепи, включающей три аминокислотных остатка:

Общий план строения нейрогипофизарных олигопептидных гормонов, очевидно, предполагает общность их биологического действия на реагирующие клетки организма. Небольшие различия в их строении создают определенное своеобразие в функциональной активности и направленности влияния, о чем будет сказано в дальнейшем.

Известно девять природных гормонов данного семейства, незначительно отличающихся друг от друга лишь аминокислотными остатками, занимающими с N-конца, 3-е, 4-е и 8-е положения. Строение нейрогипофизарных гормонов было впервые расшифровано Дю-Виньо (1953-1956). К настоящему времени синтезированы все известные природные гормональные соединения и более 600 их аналогов.

Нейрогипофизарные гормоны по особенностям структуры и выраженности биологических эффектов можно разделить на две гомологические группы: группу вазопрессина с преобладанием антидиуретического и вазопрессорного эффектов и группу окситоцина, для которой характерны эффекты на гладкую мускулатуру матки, молочные железы и семявыносящие протоки. Выраженность тех или других свойств определяется прежде всего тем, какие аминокислоты занимают 3-е и 8-е положения в молекуле гормона (табл. 2).

В группу вазопрессина входят аргинин-вазопрессин, лизин-вазопрессин (антидиуретические гормоны) и вазотоцин, образующиеся в области супраоптических ядер гипоталамуса и характеризующиеся наличием в 8-м положении одной из основных аминокислот аргинина или лизина. Имея в 3-м положении фенилаланин, АДГ обладают антидиуретическими и вазоактивными свойствами, их эффекты на матку и молочные железы, т.е. свойства гормонов окситоцинового ряда наименее выражены.

Вместе с тем вазотоцин, имеющий в 3-м положении, как и окситоциновые соединения, вместо фенилаланина изолейцин, обладает ослабленными антидиуретическими и вазоактивными свойствами, но оказывает более сильное влияние на матку и молочные железы. Вазотоцин — гормон, сочетающий структурные и функциональные свойства вазопрессинов и гормонов окситоцинового ряда. Этот гормон присущ представителям всех классов позвоночных, кроме млекопитающих. Вазопрессины же образуются только у млекопитающих.

Аргинин-вазопрессин секретируется у представителей большинства млекопитающих, в то время как лизин-вазопрессин — лишь у некоторых парнокопытных — домашних свиней, диких кабанов, американских свиней (пекари), бородавочников и гиппопотамов. Интересно, что у бородавочников и гиппопотамов могут встречаться оба пептида, причем у гомозиготов содержится одна из форм, а у гетерозиготов — обе (Бентли, 1976). Если в постнатальном периоде у млекопитающих образуются только вазопрессины, то у эмбрионов некоторых видов (овцы, тюленя) может быть обнаружен и вазотоцин.

Гормоны вазопрессинового ряда, влияющие у всех позвоночных преимущественно на водный обмен и тонус сосудов, могут оказывать у представителей разных классов на эти функции противоположное по направленности влияние.

В группу окситоциновых нанопептидов входят окситоцин, мезотоцин, изотоцин (ихтиотоцин). глумитоцин, валитоцин и аспаратоцин, образующиеся в области паравентрикулярных ядер гипоталамуса.

В отличие от гормонов ряда вазопрессина пептиды окситоцинового ряда содержат в боковой цепи, в 8-м положении, остаток одной из аминокислот — лейцина, изолейцина, глутамина или валина, в 3-м — изолейцина, а в 4-м — глутамина, серина или аспарагина. Очевидно, решающую роль в проявлении окситоциновых эффектов играет 8-й остаток аминокислоты боковой цепи и 3-й изолейциновый остаток петли. Все гормоны этой группы вызывают у млекопитающих стимуляцию сокращений матки и выделения молока во время акта сосания. Наиболее активен в этом плане окситоцин. Вместе с тем все они оказывают также некоторое гипертензивное и антидиуретическое действие, как и гормоны вазопрессиновой группы, но эти эффекты выражены примерно на два порядка слабее.

Оба ряда нейрогипофизарных пептидных гормонов возникли из общего предшественника — аргинин-вазотоцина на ранних этапах эволюции хордовых животных. Это соединение потенциально обладало способностью вызывать и вазопрессиновые, и окситоциновые эффекты, но проявляло в том или ином виде главным образом первые свойства. В процессе эволюции структура гормона подвергалась дивергенции: одна ветвь развивалась по линии усиления вазопрессиновых свойств, другая — окситоциновых. Этот процесс расхождения структуры и свойств двух рядов пептидов достиг наибольшей выраженности у млекопитающих.

Анализ функциональных свойств различных участков пептидной цепи нейрогипофизарных гормонов показал, что за связывание их с циторецепторами соответствующих органов-мишеней ответственна кольцевая часть молекулы гормона и прежде всего аминокислота, стоящая в 3-м положении (Рюдингер и др., 1972). Очевидно, наличие в 3-м положении Фен обеспечивает наилучшее связывание пептидов преимущественно вазопрессиновыми рецепторами клеток экскреторных органов и артериол.

Наличие в том же положении Иле обусловливает наибольшее сродство гормона к окситоциновым рецепторам клеток миометрия (гладкомышечного слоя матки) и миоэпителиальных образований молочных желез. Однако оба типа кольцевой части все же могут связываться, хотя и с разной степенью интенсивности, с обоими типами рецепторов и конкурировать друг с другом за связывание. По-видимому, структура всей 1-6-петли нейрогипофизарных пептидов ответственна за принципиальную возможность гормон-рецепторного взаимодействия, а остатки в 3-й позиции петли определяют силу данного взаимодействия с тем или иным типом рецепторов и специфику эффекта. Роль актона, по существующим представлениям, выполняют боковая цепь и остаток тирозина во 2-м положении (Бентли, 1976).

источник

Механизм регуляции эндокринных желез через гипоталамус-гипофиз

Когда концентрация периферического гормона в крови снижается, тогда из гипоталамуса выделяются либерины, которые действуют на гипофиз и стимулируют освобождение тропинов. Тропины действуют на периферические железы и усиливают освобождение из них гормонов, концентрация которых возрастает. Это фиксируется рецепторами гипоталамуса. Он прекращает освобождение либеринов, но усиливает выброс статинов, которые тормозят гипофиз.

Белково — пептидные гормоны

Либерины, статины, андидиуретический гормон, окситоцин – гормоны гипоталамуса.

Тропины (соматотропин, тиреотропин, кортикотропин, фоликулостимулирующий, лютеонизирующий, пролактин) – гормоны гипофиза.

Тиреокальцитонин – гормон щитовидной железы.

Паратгормон — гормон паращитовидной железы.

Инсулин – гормон В-клеток поджелудочной железы.

Глюкагон – гормон А-клеток поджелудочной железы.

Гастрин, секретин, холецистокинин, энтерогастрон – гормоны ЖКТ.

Факторы роста клеток, нервов, сосудов.

Ангиотензин-II, кинины – гормоны крови.

Соматотропный гормон (СТГ, гормон роста)

СТГ – простой белок (молекулярная масса 21000). Обладает высокой видовой специфичностью.

СТГ выполняет следующие функции:

Стимулирует синтез белка на уровне транскрипции и трансляции;

Активирует триглицеридлипазу, окисление жирных кислот;

Стимулирует освобождение глюкагона, что приводит к гипергликемии.

Выработку СТГ усиливает соматолиберин, снижает – соматостатин.

Действие СТГ на клетки осуществляется через цАМФ и ростстимулирующие факторы (соматомедины).

Патология, вызванная нарушением образования СТГ.

Акромегалия возникает при избыточном образовании СТГ у взрослого человека. Признаки: чрезмерный рост костей рук, ног и лица, мягких тканей носа, губ, подбородка, волос на теле.

Акромегалия обычно обусловлена наличием опухоли аденогипофиза или снижением выработки статинов.

Гигантизм развивается при гиперсекреции СТГ у людей до завершения окостенения. Происходит общий чрезмерный рост скелета.

Гипофизарная карликовость (нанизм) наблюдается при гипосекреции СТГ в детском возрасте. Карлики обычно не имеют признаков деформации скелета, не страдают умственным недоразвитием. Рост взрослого человека 110-130 сантиметров.

Глюкагон

Глюкагон относится к белково-пептидным гормонам. Образуется в А-клетках поджелудочной железы. Состоит из 29 аминокислот, имеет молекулярную массу 3485. Образуется из проглюкагона путем отщепления 8 аминокислот. Секреция глюкагона усиливается при повышении содержания в крови Са 2+ , аргинина; тормозится глюкозой и соматостатином. Рецепторы для глюкагона находятся на мембране клеток. Он действует путем увеличения концентрации цАМФ в клетке. Мишенями глюкагона являются печень, жировая ткань и, в меньшей степени, мышцы.

Усиливает распад гликогена в печени и мышцах.

Усиливает липолиз, что приводит к повышению жирных кислот и глицерина в крови.

Усиливает окисление жирных кислот в печени, образование ацетил-КоА и образование из него кетоновых тел.

Увеличивает катаболизм белков и использование образовавшихся аминокислот в глюконеогенезе.

источник

Биосинтез гормонов. Биосинтез белково-пептидных гормонов

Формирование первичной структуры прогормонов или гормонов белково-пептидной природы изначально — результат прямой трансляции нуклеотидных последовательностей соответствующих мРНК, синтезируемых на активных участках генома гормонпродуцирующих клеток. Структура большинства белковых гормонов или их предшественников формируется в полисомах по общей схеме биосинтеза белка (рис. 26).

При этом возможность синтеза и трансляции мРНК данного гормона или его предшественников специфична для ядерного аппарата и полисом определенного типа клеток. Так, инсулин и его предшественники продуцируются в особых в-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы, глюкагон — в их а-клетках, СТГ — в малых эозинофилах аденогипофиза, пролактин — в больших эозинофильных клетках той же железы, а гонадотропины — в особых базофильных клетках и т.д.

Исключением из общего правила путей биогенеза гормональных полипептидов является биосинтез таких рилизинг-факторов в клетках гипоталамуса, как ТРФ и ЛГ-РФ. Синтез этих небольших пептидов может происходить не в полисомах на матрице мРНК, а в растворимой части цитоплазмы под влиянием специальных для каждого фактора РФ-синтетазных систем, состоящих из комплекса специфических ферментов (Райклин и др. 1972, 1973; Йоханссон и др., 1973).

Прямая трансляция генетического материала в случаях синтеза большинства полипептидных гормонов чаще всего приводит к образованию не самого гормона, а его малоактивных предшественников — полипептидных препрогормонов (прегормоны).

В такого рода случаях биосинтез полипептидного гормона складывается из двух этапов: 1) рибосомального синтеза неактивного предшественника на матрице РНК и 2) посттрансляционного образования активного гормона. Первый этап протекает обязательно в клетках эндокринной железы, второй — осуществляется, как правило, в эндокринной железе, но может происходить и вне ее.

Посттрансляционная активация гормональных предшественников (процессинг-белков) может реализоваться в двух формах: путем многоступенчатой ферментативной деградации молекул транслируемых крупномолекулярных предшественников с уменьшением размеров молекулы (или молекул) активируемого гормона (или гормонов) и за счет неферментативной ассоциации прогормональных субъединиц с укрупнением размеров молекулы активируемого гормона. Эти пути образования характерны не только для гормональных, но и для других секретируемых белков (Нейрат, 1977).

Первая форма посттрансляционной активации протекает чаще всего как многоступенчатый процесс, реализуемый при участии специфических протеаз ограниченного действия. В результате трансляции под прямым генетическим контролем образуется в таких случаях крупномолекулярный, короткоживущий предшественник препрогормон. Он обычно гидрофобен с N-конца и легко проникает через мембраны эндоплазматического ретикулума, с которым ассоциированы синтезирующие его ансамбли полисом.

При прохождении через мембраны ретикулума происходит ферментативное отщепление от прегормона гидрофобного участка с N-конца его молекулы, и в цистернах ретикулума образуются молекулы укороченного и более гидрофильного прогормона. Прогормон перемещается из жидкой части цитоплазмы (цитозоля) в секреторные гранулы или секретируется в кровь в виде так называемых «больших» гормонов. В крови обнаруживают, в частности, «большой» инсулин, «большой» СТГ, «большой» паратгормон и т.д. (Ялоу, 1978. 1979).

В гранулах эндокринной клетки или вне ее прогормон деградирует, активируется и превращается в истинный гормон. Однако активный гормон может в свою очередь быть прогормоном для других гормональных соединений и превращаться в них под действием протеаз периферических тканей. Схема процесса в общем виде выглядит так:

Протеазы ограниченного действия осуществляют опосредованный генетический контроль биосинтеза гормонов данного типа.

Вторая форма посттрансляционной активации осуществляется обычно внутри эндокринных клеток и характерна для димерных гликопротеиновых гормонов. Схема этих процессов следующая:

Присоединение углеводных остатков к субъединицам является ферментативным процессом. Кроме того, каждая субъединица может ферментативно отщепляться от просубъединицы.

Первая форма активации предшественников пептидных гормонов хорошо изучена для биосинтеза инсулина, паратгормона, ангиотензина, в-липотропина, АКТГ и ряда других белково-пептидных гормонов. Рассмотрим эти процессы на примере биогенеза инсулина в в-клетках островкового аппарата поджелудочной железы (Штейнер и др., 1969, 1976). На первом этапе синтеза данного гормона в полисомах клеток синтезируется короткоживущий одноцепочечный пептид, состоящий из 104-110 аминокислотных остатков, с М.м.—11500.

Этот короткоживущий белок, не обладающий биологической активнос/ью, был назван препроинсулином или преинсулином. В нем с/ N-конца цепи есть сигнальный гидрофобный 23-членный пептид, соединенный с в-цепью будущего инсулина (30 остатков), с С-конца расположена А-цспь инсулина (21 остаток), а между В- и А-цепями находится вставочный пептид (30-35 остатков у разных видов) (рис. 27). Сигнальный и вставочный пептиды вариабельны у разных видов животных. В цистернах шероховатого ретикулума на пути из полисом в секреторные гранулы препроинсулин сначала подвергается протеолизу с N-конца, в результате чего отщепляется сигнальный 23-членный пептид, «протаскивающий» прегормон через мембрану.

В результате препроинсулин превращается в проинсулин — одноцепочечный полипептид, который состоит из 81-86 аминокислотных остатков (М.м — 9500) и обладает низкой биологической активностью. В секреторных гранулах происходит превращение проинсулина в инсулин путем ферментативного выщепления вставочного пептида. Данный процесс протекает двухстадийно при участии двух групп ферментов: специфической трипсиноподобной эндопептидазы (превращающего фермента), вызывающей расщепление участков Apr-Apr и Лиз-Apr; карбоксипептидазоподобных ферментов (карбоксипептидаз В), отщепляющих 3 Apr и 1 Лиз.

В результате действия этих ферментов образуется активная двухцепочечная форма инсулина (51 аминокислотный остаток, М.м — 5700), молекула связывающего или С-пептида (26-31 остаток у разных видов) , 3 молекулы аргинина и 1 молекула лизина. Сущность механизма активации в данном случае сводится к выщеплению из молекулы проинсулина вставочного пептида, что обеспечивает необходимую для проявления высокой биологической активности взаимную пространственную ориентацию цепей А и В, связанных двумя дисульфидными мостиками.

Описанный принцип активации белково-пептидных гормонов в процессе их биосинтеза, по-видимому, универсален, но может варьироваться в деталях деградации молекул предшественников и в особенностях тканевой локализации стадий процесса. Так, одноцепочечный пептид — паратгормон — образуется в клетках околощитовидных желез в результате последовательной деградации его крупномолекулярных предшественников с N-конца их молекулы (Кемпер и др., 1974, 1976). В полисомах сначала синтезируется препропаратгормон, состоящий из 115 аминокислотных остатков. После отщепления от N-концевой части прегормона 25-членного гидрофобного фрагмента образуется паратгормон (90 остатков аминокислот). Из прогормона в секреторных гранулах клеток железы образуется паратгормон после отщепления 6-членного фрагмента от N-конца прогормональной молекулы.

Из преатриопептида (151 аминокислотный остаток) в миокарде образуется сначала проатриопептид в результате отщепления с N-конца 25-членного сигнального фрагмента. Из последнего затем выщепляются АНФ (124-151 остаток в прегормоне) и кардиодиллатин (26-92 остатка в преформе).

источник

Белково-пептидные гормоны – группы и функции

Белково-пептидные гормоны – обобщающее название большого числа гормонов, по химической структуре являющихся белками или пептидами и вырабатывающихся во многих эндокринных железах. Больше всего этих гормонов продуцируется в гипофизе. Эволюция этой группы гормонов шла через возникновение из общего предшественника посредством серии дупликаций и мутаций кодирующего гена и последующей ассоциации в крупные соединения.

  • Ограниченный протеолиз прогормонов в клетках и плазме как способ образования, однократный в случае с кининами, двукратный – в синтезе инсулина и ангиотензина II, и многократный – опиоиды, липотропины и меланокортиноиды. Причем синтез происходит в большинстве клеток организма.
  • Один и тот же гормон может быть секретирован в разных типах клеток. Например, идентичные гормоны образуются в ЖКТ и мозговых структурах: холецистокинин, сокращающий желчный пузырь, увеличивающий образование поджелудочного сока, в мозге ведет себя иначе, замедляя поведение пищедобывания и влияя на появление чувства страха. Или соматостатин, образующийся в половых органах, плаценте, в клетках иммунной системы, в которых также синтезируются СТГ, лептин и ИФР-1. Многие системы организма, несмотря на разность функций, имеют общие семейства гормонов.
  • Влияние белково-пептидов обусловлено связыванием с рецепторами плазматической мембраны клетки, через протеинкиназы и тирозинкиназы.

Белково-пептидные гормоны затрагивают большинство обменных процессов, так или иначе участвуя в их становлении и регуляции.

Свойства и функции белково-пептидных гормонов позволяют разделять их на следующие функциональные семейства:

  • Нейрогипофизарные пептиды: вазопрессин и окситоцин; место синтеза – передние ядра гипоталамуса, место депо – задняя доля гипофиза, через которую происходит секреция в кровь. Вазопрессин стимулирует реабсорбцию воды в поччных канальцах, окситоцин стимулирует родовой процесс и образование молока в молочных железах.
  • Гипоталамические пептидные рилизинг-факторы: группы либеринов и статинов, образуются в гипоталамусе, накапливаются в разных отделах мозга, поступают в воротную систему гипофиза. Затрагивают синтез многих гормонов аденогипофиза и не всегда имеют строгую специфичность.
  • Ангиотензины: гормоны широкого спектра действия, регулируют артериальное давление, водно-солевой обмен, почечную фильтрацию, принимают участие в регуляции репродуктивных функций и многих генерализованных процессов, например, явления стресса и агрессивного поведения.
  • Олигопептидные гипофизарные гормоны группы АКТГ: обширный класс веществ, синтезирующихся в гипофизе, в легких, надпочечниках, обнаруживаются также в органах кровообращения, половых органах и кишечнике.
  • Олигопептиды типа глюкагона и гормонов ЖКТ: глюкагон и группа энтериновых гормонов, синтезируются в ткани поджелудочной железы и органах ЖКТ, играют большую роль в жировом и углеводном обмене.
  • Инсулин: семейство гормонов, продуцируемых в клетках поджелудочной железы. Основная функция – регуляция жирового, углеводного и белкового обменов.
  • Регуляторы кальциевого обмена и регуляторы фосфорного обмена: гормоны, регулирующие обмен кальция, синтезируются по большей части в паращитовидной железе, поддерживают концентрацию кальциевых ионов в плазме крови, влияют на обменные процессы костной системы организма.
  • Мономерные пептиды СТГ: представителями являются пролактин, соматотропин, пролиферин. Принимают участие в регуляции обмена глюкозы, липолиза, обладают ростовым эффектов. Пролактин стимулирует лактацию молочных желез.
  • Димерные гликопротеиды: гипофизарные и плацентарные гормоны, участвующие в регуляции репродуктивной функции и синтезе половых гормонов.

К белково-пептидным гормонам также относят гормоны тимуса, эритропоэтин, соматомедины и некоторые другие соединения схожей структуры и действия.

источник

Белково-пептидные гормоны. Глюкагон и гормоны желудочно-кишечного тракта

Глюкагон и гормоны желудочно-кишечного тракта (энтериновая система). Эти гормоны — олигопептиды (17-43 аминокислотных остатка), образуются эндокринными клетками желез желудочно-кишечного тракта и так или иначе связаны с процессами питания (Уголев, 1975, 1978). Гормоны данного семейства не только объединяются олигопептидной природой и местом образования, но и имеют некоторые сходные функции. Среди гормонов желудочно-кишечного тракта можно выделить ряды, внутри которых гормоны имеют существенное структурное сходство, общие биологические свойства и которые, по-видимому, произошли от общего гормонального предка.

Один из рядов объединяет глюкагон (панкреатический и гастроинтестинальный), энтероглюкагоны, секретин, ВИП и ГИП, в разной степени стимулирующие секрецию глюкозы печенью, липолиз в жировой ткани, инсулиновую активность поджелудочной железы и сокращение сердечной мышцы (Сэд и др., 1971).

Глюкагон — 29-членный олигопептид (рис. 19) с М.м. -3500, образуется в а-клетках островкового аппарата поджелудочной железы, а также в желудочно-кишечном тракте и выполняет важную роль прежде всего в регуляции углеводного и жирового обменов. Химическая структура его была впервые расшифрована Штаубом с сотр. (1955) и Бромером с сотр. (1956, 1957).

В кишечнике наряду с глюкагоном есть ряд глюкагоноподобных веществ — энтероглюкагонов, близких по структуре и некоторым свойствам к глюкагону.

Секретин — гормон, образующийся в верхнем отделе тонкого кишечника, а также в D-клетках поджелудочной железы и выполняющий в основном роль регулятора секреции ее сока (Бейлисс, Старлинг, 1902). Секретин наряду с другими олигопептидами найден в головном мозге (Ашмарин, 1978). По химической структере он 27-членный олигопептид, в котором первые 16 аминокислотных остатков с N-конца почти полностью повторяют 1-16 аминокислотную последовательность молекулы глюкагона, а в С-концевой его части, как и в глюкагоне, преобладают гидрофобные остатки. Вызывая ряд общих с глюкагоном эффектов, секретин связывается с особыми рецепторами реагирующих клеток, не связывающими глюкагон. Последний в свою очередь взаимодействует со специальными рецепторами, не связывающими секретин.

ВИП — гормон того же ряда (28-членный олигопептид), наряду с другими функциями регулирует тонус сосудов и имеет общие рецепторы с секретином, а не с глюкагоном.

ГИП состоит из 43 аминокислотных остатков, 15 из которых в фрагменте 1—26 с N-конца почти одинаковы с глюкагоном, а 9 — с секретином.

Другой ряд гормонов включает гастрин и панкреозимин.

Гастрин образуется в желудке и стимулирует преимущественно кислую желудочную секрецию. Это олигопептид, состоящий из 17 аминокислотных остатков (рис. 20).

Панкреозимин — интенстинальный 33-членный пептид, регулирующий в основном панкреатическую секрецию и желчеотделение. Его С-концевой октапептид обладает полной активностью всего гормона, а С-концевой пентапептид идентичен С-концевым последовательностям гастрина. Этот пентапептид (пентагастрин) способен, хотя и с меньшей силой, воспроизводить эффекты гастрина. К этому же ряду гормонов можно отнести и панкреатический гормон птиц — линейный пептид, состоящий из 36 аминокислотных остатков.

источник

Белково-пептидные гормоны. Гликопротеиновые гормоны

Данное семейство включает в себя прежде всего гипофизарные ЛГ, ФСГ, ТТГ и хорионический гонадотропин (ХГТ, или ХГ), а также ингибин (фолликулостатин) гонад. Их М.м. — 30 кД. Это сложные белки — гликопротеины, содержащие наряду с полипетидной цепью углеводные группы.

Последние составляют 15-30% массы всей гликопротеиновой молекулы гормонов. Структура названных гормонов была впервые проанализирована Пирсом (1971) и Ли (1972-1974). Оказалось, что все они — димерные белки, состоящие из двух неодинаковых гликопептидных субъединиц, по-видимому, кодируемых двумя разными генами. Одна из них — более короткая а-субъединица во всех четырех гормонах у разных видов животных, состоит из 89-96 остатков аминокислот, двух углеводных остатков и мало вариабельна по составу. Вторая — более длинная уЗ-субъединица — значительно вариабельнее по составу, содержит 113-119 аминокислотных остатков и 1-4 углеводных радикалов (рис. 25).

а- и в- субъединицы связаны между собой нековалентно, по-видимому, при участии остатков тирозина обеих цепей.

Показано, что каждая субъединица в отдельности не проявляет биологической активности. После экспериментально вызванной диссоциации субъединицы спонтанно реассоциируют между собой и их активность полностью восстанавливается. При этом можно провести искусственную гибридизацию а и в-цепей разных гормонов. Эксперименты по перекрестному связыванию субъединиц показали, что тип биологической активности димера целиком определяется типом (происхождением) в-субъединицы, которая по первичной структуре в разных гормонах значительно больше отличается, чем а-:

Таким образом, специфика эффекта гликопротеиновых гормонов определяется характером в-субъединицы, однако возможность любого из специфических эффектов реализуется лишь при условии ассоциации в-цепи с любой а-цепью (Пирс и др., 1971; Ли и др., 1973). По существующим данным, в-субъединица димера локализована преимущественно внутри его молекулы и покрыта сверху а-цепью. Последняя защищает в-цепь от действия протеаз и тем самым стабилизирует ее в процессе транспортировки от эндокринных желез к местам действия. По-видимому, специфическое сродство гормонов к соответствующим рецепторам определяется в-субъединицей, причем прежде всего отличающимися участками ее пептидной цепи. Актонные свойства молекулы гормонов этого семейства, возможно, локализованы в гомологических участках в-цепи и С-концевой части а-цепи.

Следует отметить, что ЛГ гипофиза и плацентарный ХГТ близки по структуре обеих цепей. Эти гормоны стимулируют биосинтез половых стероидов в гонадах и плаценте, кроме того, они способны вызывать овуляцию. ФСГ повышает чувствительность гонад к ЛГ, стимулирует сперматогенез и активность клеток Сертоли, в частности, продукцию ингибина. ТТГ — главный стимулятор щитовидной железы.

К гликопротеиновым гормонам, имеющим субъединичное строение, относятся также секретируемые гонадами гормоны семейства ингибина — сам ингибин, активин (другое название «фолликулостимулин»), ФРМК. В состав этого семейства, кроме того, входит группа филогенетически консервативных ростовых факторов (в частности, трансформирующий ростовой фактор типа в), экспрессирующихся в период органогенеза эмбриональной стадии развития.

Данные соединения представляют собой гетеродимеры с М.м. 30-70 кД. Существует два варианта ингибина, отличающихся по строению в-цепи (а, ва; а, вв)- Активин построен из двух различных в-цепей ингибина (ва, вв)- Ингибин избирательно подавляет, а активин стимулирует секрецию ФСГ гипофизом. Кроме того, эти гормоны участвуют в регуляции эритроидной дифференцировки, оказывают паракринные влияния на рост и развитие фолликулов, а также являются модуляторами ароматизации андрогенов в клетках гранулезы яичников.

источник